БИТУМОПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C08L95/00 

Битумополимерный материал относится к области органических вяжущих веществ, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнических сооружений, гидроизоляции, антикоррозионной защите металлических конструкций, трубопроводов, при изготовлении кровельных изделий и при обустройстве кровли, способ его получения относится к области их производства.

Известен битумополимерный материал, содержащий битум, термоэластопласт, пластификатор и наполнитель: нефтеполимерную смолу и адгезионную добавку (см. патент №2241897).

Кроме того, известен также битумосодержащий материал, в состав которого включены битум, синтетический каучук, наполнитель, растворитель, оксиэтилированный моноалкилфенол (см. патент РФ №2220171, C08L 95/00 2002 г.).

Эти материалы могут быть использованы в качестве вяжущего вещества в различных асфальтобетонах в дорожном строительстве, а также в качестве герметиков и мастик. Однако все они имеют один существенный недостаток. Для повышения адгезии в эти материалы добавляют в том или ином виде адгезионные добавки, зачастую являющиеся токсичными химическими соединениями, или же веществами, влияющие на структуру битума, а значит, битумополимерного материала.

Кроме того, известные материалы включают в свой состав полимерный компонент, позволяющий использовать их в своей области. Например, термоэластопласт придает материалу высокие эластичные упругие свойства, что, конечно, полезно для герметиков, мастик в большей степени, чем для вяжущих асфальтобетонов.

Другой известный материал содержит синтетический каучук, который придает вяжущим асфальтобетона высокие эксплуатационные свойства. Однако герметики и мастики, содержащие только синтетический каучук, из-за отсутствия достаточных эластичных свойств не отвечают требованиям, предъявляемым к этим материалам.

Целью настоящего изобретения является повышение адгезионных и эксплуатационных свойств и расширение области применения.

Для достижения этих свойств в известном битумополимерном материале, содержащем битум, пластификатор, полимер, в качестве полимера используется смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольными термоэластопластами при соотношении компонентов в ч.:

Битум 0,93-0,1 Пластификатор 0,05-0,6 Синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ 0,01-0,15 Дивинилстирольный термоэластопласт 0,01-0,15

Предложенный битумополимерный материал можно получать следующим предлагаемым способом получения.

Указанный способ может быть использован не только для получения предлагаемого битумополимерного материала, но и других видов битумной продукции.

Известны способы получения битумополимерных вяжущих, включающие совмещение битума с полимером, добавление различных присадок и наполнителей (см. патент РФ №2220171, №2152412, №2241897, C08L 95/00).

Полученные по этим способам материалы применяются в дорожной и строительной областях для различных работ.

Однако эти приемы не могут быть использованы для получения предлагаемого битумополимерного материала, т.к. не учитывают специфику совмещения синтетического каучука и термоэластопласта с битумом. Кроме того, на выходе конечный продукт не всегда стабилен по своим свойствам, т.к. имеет неодинаковую структуру из-за отсутствия связи полимера и битума.

Целью настоящего способа является производство предлагаемого битумополимерного материала, а также повышение качества продукта.

Для достижения этой цели в известном способе получения битумополимерного материала, включающем совмещение битума, пластификатора и полимера, синтетический каучук, этиленпропиленовый СКЭПТ, составляющий часть полимера, растворяют в пластификаторе при температуре 50-160°С в течение 8-12 часов, полученный раствор совмещают с битумом при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 часа, в полученную массу добавляют оставшуюся часть полимера - дивинилстирольный термоэластопласт и совмещают при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 часа, перед выгрузкой продукта снижают его температуру до 110-150°С при постоянном перемешивании.

Предлагаемый битумополимерный материал по предлагаемому способу получают следующим образом.

В аппарате с перемешивающим устройством и нагревателем при температуре 50-160°С в среде пластификатора, в качестве которого используется, например, индустриальное масло, растворяют мелко нарезанный синтетический каучук, этиленпропиленовый СКЭПТ в течение 8-12 часов. Во втором аппарате, также снабженном перемешивающим устройством и нагревателем, нагревают при перемешивании исходный битум. Сюда из первого аппарата подают раствор синтетического каучука в индустриальном масле. Перемешивание осуществляется при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 часа до получения однородного раствора каучука в битуме и пластификаторе. Здесь получается маслонаполненный раствор каучука в битуме. Далее в этот же аппарат засыпают определенное количество дивинилстирольного термоэластопласта, который растворяют при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 часа до получения однородной массы. Перед выгрузкой готовый битумополимерный материал перемешивают при понижении температуры. Данная последняя операция позволяет исключить разделение битума и полимера, «кристаллизацию» битума. Достигается полное совмещение битума и полимера, однородность битумополимерного материала.

Сырьем и компонентами для производства битумополимерного материала могут быть следующие материалы:

Битум ГОСТ 22245-90, 6617-76 Пластификатор   - масло индустриальное И-20А ГОСТ 20799-88 - гудрон ТУ 38.101582-88 Термоэластопласт   дивинилстирольный ДСТ-30-01 ТУ 38.103267-99 Каучук синтетический СКЭПТ ТУ 2294-035-05766801-95

Битумополимерные материалы, полученные по предлагаемому способу и рецепту, могут применяться в качестве вяжущих веществ для производства асфальтобетонов, а также использоваться для изготовления мастик, герметиков для гидроизоляции железобетонных конструкций, заливки трещин в асфальтобетонных покрытиях, изготовления покровных материалов для антикоррозионной защиты металлических поверхностей, приготовления кровельных материалов, битумных лаков.

Назначение и конкретные технические показатели возможных материалов, получаемых с использованием настоящих изобретений, зависит от режимов и длительности проводимых процессов, конкретного состава, соотношений и характеристик входящих компонентов.

Суть данных изобретений отражена в следующих примерах:

Пример 1. Приготовление вяжущего вещества для производства асфальтобетона.

Процесс приготовления вяжущего по предлагаемым изобретениям состоит из двух стадий и заключается в следующих операциях:

Пластификатор, например индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-88, в количестве 425 кг закачивается в аппарат с мешалкой, где при постоянном перемешивании подогревается до температуры 50°С. При этой температуре масло не обладает большой вязкостью, но имеет достаточную способность к растворению. Синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ по ТУ 2294-035-05766801-95 в количестве 75 кг, т.е. три брикета по 25 кг измельчают с помощью шнекового экструдера и полученную крошку через люк при постоянном перемешивании загружают в аппарат с мешалкой, в среду разогретого масла, где в течение 12 часов осуществляют процесс растворения. По истечении этого времени каучук полностью растворяется в масле, получается устойчивый 15% раствор синтетического каучука в масле, в пластификаторе.

Во второй аппарат с мешалкой загружают битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 в количестве 4425 кг. Битум при постоянном перемешивании разогревают до 200°С, после чего в него подают раствор синтетического каучука СКЭПТ из первого аппарата и осуществляют процесс совмещения битума и раствора в течение 0,1 часа. По истечении этого времени снижают температуру в аппарате полученной однородной массы битума, масла и каучука до 180°С и через загрузочный люк в него при постоянном перемешивании загружают термоэластопласт дивинилстирольный ДСТ-30-01 по ТУ 38103267-99 в количестве 75 кг и растворяют его при температуре 180°С в течение 1,5 часа.

После растворения и получения однородной массы температуру полученного конечного продукта снижают до 110°С при постоянном перемешивании. Эта операция позволяет повысить однородность и исключить расслоение продукта. Этому способствует сдвиговые деформации, которые возникают при перемешивании и снижении температуры.

Готовое вяжущее используют для приготовления асфальтобетонов с повышенными потребительскими свойствами.

Характеристика вяжущего и асфальтобетона приведена в таблицах 1, 2.

Пример 2. Приготовление битумной герметизирующей мастики

Пластификатор например гудрон (сырье для получения битума) по ТУ 38.101582-88, в количестве 400 кг закачивается в аппарат с перемешивающим устройством, где при постоянном перемешивании нагревается до температуры 160°С, после чего сюда же через загрузочный люк насыпается мелко измельченный в шнековой машине синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ по ТУ 2294-035-05766801-95 в количестве 100 кг (четыре брикета). При температуре 160°С измельченный каучук растворяется в гудроне в течение 8 часов при интенсивном перемешивании. Интенсивность перемешивания должна быть при вводе энергии не менее 1 кВт/1 м³.

При таких условиях получается 20% раствор каучука в гудроне.

Далее во второй аппарат с мешалкой подается битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 в количестве 4300 кг. Перемешивая битум в этом аппарате, разогревают его до температуры 180°С, подают раствор каучука из первого аппарата в количестве 500 кг, перемешивают в течение 0,5 часа, а затем через загрузочный люк засыпают в объем 200 кг дивинилстирольного термоэластопласта. Перемешивание термоэластопласта осуществляют в течение 2 часов, после получения однородной массы температуру готового продукта снижают до 150°С при постоянном перемешивании и готовую продукцию разливают в тару.

Характеристика битумного герметизирующего материала приведена в таблице 3.

Таблица 1. № п/п Наименование показателя Фактический показатель Метод испытания ГОСТ 1 Глубина проникания иглы
0,1 мм, не менее
при +25°С   11501-78 95 при 0°С 40   2 Температура размягчения по КиШ, °С, не менее 55 11506-73 3 Растяжимость, см, не менее
при +25°С   11505-75 80 при 0°С 30   4 Температура хрупкости, °С, не ниже -30 11507-78 5 Температура вспышки, °С, не ниже 230 4333-87 6 Сцепление с мрамором или песком выдерживает образец   11508-74 Образец №1 метод А 7 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более     4 18180-72   11506-73, п.3.3

Таблица 2. № п/п Наименование показателя Фактический показатель Асфальтобетон по ГОСТ 9128-97 1 Прочность на сжатие при 50°С R50, МПа 2,3 1,0-1,3 2 Прочность на сжатие при 20°С R20, МПа 5,3 2,5 3 Прочность на сжатие при 0°С R0, МПа 9,0 9,0-11,0 4 Прочность на сдвиг, Rs МПа 27 - 5 Водостойкость 0,99 0,85-0,95 6 Водонасыщение, % 1,8 1,5-4,0 7 Асфальтобетон тип Б, мелкозернистый, плотный, марки I
Средняя плотность 2,5 г/см³. Состав: гранитный щебень (5-20)-45%, отсев (0-5) - 28%, песок - 16%, минеральный порошок активированный - 8%.

Таблица 3. № п/п Наименование показателя Фактический показатель Метод испытания ГОСТ 1 Температура размягчения по КиШ, °С, не менее 80 11506-73 2 Водонасыщение, %, не более 01 25945-87 3 Глубина проникания иглы 0,1 мм, при +25°С 30 11501-78 4 Относительное удлинение, не менее, %
при 20°С 80 26589-94 при -20°С 20   5 Температура хрупкости, °С, не выше -30 11507-78 6 Прочность сцепления на отрыв,
МПа, не менее
с металлом 0,5 26589-94 с бетоном 0,5   7 Характер разрушения при отрыве     когезионный 25945-87

Изобретения относятся к области органических вяжущих веществ, герметиков, мастик, пропиточных материалов, используемых в строительстве, ремонте автомобильных дорог, аэродромов, гидротехнический сооружений, гидроизоляции металлических конструкций, при изготовлении кровельных изделий, а также к области их производства. Изобретение касается битумополимерного материала, содержащего битум, пластификатор, полимер, в качестве полимера используют смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольным термоэластопластом при соотношении компонентов в ч.:

Битум 0,93-0,1 Пластификатор 0,05-0,6 Синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ 0,01-0,15 Дивинилстирольный термоэластопласт 0,01-0,15

Также изобретение касается способа получения битумополимерного материала. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Битумополимерный материал, содержащий битум, пластификатор, полимер, отличающийся тем, что в качестве полимера используется смесь этиленпропиленового синтетического каучука СКЭПТ с дивинилстирольным термоэластопластом при соотношении компонентов, ч.:
Битум 0,93-0,1 Пластификатор 0,05-0,6 Синтетический каучук этиленпропиленовый СКЭПТ 0,01-0,15 Дивинилстирольный термоэластопласт 0,01-0,15

2. Способ получения битумополимерного материала, включающий совмещение битума, пластификатора и полимера, отличающийся тем, что синтетический каучук СКЭПТ, составляющий часть полимера, растворяют в пластификаторе при температуре 50-160°С в течение 8-12 ч, полученный раствор совмещают с битумом при температуре 180-200°С в течение 0,1-0,5 ч, в полученную массу добавляют оставшуюся часть полимера дивинилстирольный термоэластопласт и совмещают при температуре 160-180°С в течение 1,5-2 ч, перед выгрузкой продукта снижают его температуру до 110-150°С при постоянном перемешивании.